혈액 한 방울로 55분만에 감염여부 알려주는 스마트폰용 진단칩 나왔다

美연구팀, 휴대전화로 결과 확인 가능

미국 라이스대 제공

혈액 한 방울로 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19)을 진단하는 칩이 개발됐다. 휴대전화를 통해 바로 진단결과를 알 수 있다는 게 장점이다. 

피터 릴레호즈 미국 라이스대 기계공학과 교수팀은 혈액 내 코로나19 단백질 농도를 측정해 감염 여부를 진단하는 칩을 국제학술지 미국화학회(ACS) 센서 25일자에 공개했다.

연구팀이 개발한 칩은 스탬프 크기의 ‘미세유세칩’이다. 미세유세칩은 마이크로미터 정도의 미세액체방울을 정교하게 제어하는 칩으로 아미노산과 호르몬, 단백질, 유전물질인 DNA, RNA 물질을 내부의 ‘생체분자’와 반응시킬 수 있다. 연구팀은 코로나19 단백질과 결합하는 물질을 칩에 넣고, 결합과 동시에 그 양에 비례하는 전류를 만들어 내도록 했다. 전류가 흐르면 전기화학 센서가 이를 감지하고, 코로나19 감염을 진단하는 방식이다. 정보는 휴대전화로 전송돼 곧바로 결과를 확인할 수 있다. 

연구팀의 설명에 따르면 이 칩은 10pg(피코그램·1pg=1조 분의 1g)의 혈액 만으로도 25분 만에 코로나19 진단이 가능하다. 다만 정확한 검사결과를 위해 50pg 정도의 혈액과 약 55분 정도의 시간을 두는 것이 좋다고 권했다. 

릴레호즈 교수는 “이 칩의 장점은 기존 진단법과 필요해 실험실이 필요하지 않다는 것”이라며 “진단 검사를 약국이나 의심 환자가 있는 현장 등에서 쉽게 사용하고 운반할 수 있다”고 밝혔다.

국내에서도 미세유세칩을 이용한 바이러스와 세균 탐지 장치가 개발되고 있다. 강주헌 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 교수팀은 지난해 8월 병원균 감염 여부를 판별할 수 있는 미세유세칩을 개발했다고 국제학술지 바이오센서앤바이오일렉트로닉스저널에 공개했다. 이 장치도 릴레호즈 교수팀이 개발한 칩과 마찬가지로 혈액 한 방울을 떨어뜨려 바이러스나 세균 감염 여부를 확인한다. 병원균 감염 여부에 따라 혈액 속 백혈구의 흐름이 달라지는데, 칩에 혈액을 넣고 이를 광학현미경으로 관찰하는 방식이다. 

조윤경 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단 그룹리더팀은 지난해 5월 소변으로 병원균을 감지하는 미세유체칩을 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬엔지니어링’에 공개했다. 이 칩은 작은 힘으로도 빠르게 오래 회전하는 ‘피젯 스피너’ 장난감에 부착돼 있다. 스피너에 소변 1 밀리리터(mL)를 넣고 한 두번 돌리면 필터 위에 병원균이 100배 이상 농축된다. 여기에 시약을 넣으면 세균 농도와 종류를 색깔을 통해 맨 눈으로 확인할 수 있다. 1~2시간이면 검출이 가능하다는 게 연구팀의 설명이다.
 

[고재원 기자 jawon1212@donga.com]